一种宽范围扫描隧道显微镜

给出了针有表面纳米形貌检测需要而研制的一种实用型宽范围扫描隧道显微镜，扫描范围为４０×４０×１０μｍ＾３，配有一个放大倍数可调的光学显微镜帮助选择视场，可测量较大尺寸试件，实验表明，该ＳＴＭ所测图像清晰，使用方便，结构简单，适于产品化。     

扫描隧道显微镜

一、引言扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,简称STM)是G. Binnig和H. Robrer等1979年发明的一种新型表面分析技术,近几年来得到了迅速发展。它能在实空间、原子尺度上研究金属和半导体表面的几何结构和电子结构,且能在真空、气体或液体中操作,其适用范围极为广泛。它在表面科学中的应用已取得了丰硕的成果。在     

扫描隧道显微镜

1引言 1982年,IBM的G.Binning和H.ROhrer发明了扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope:STM).这一发明标志着人类进入了直接观察原子、操纵原子的新时代,标志着在原子和分子水平根据人们的意愿设计、修饰、加工、创造新的物质结构与特性成为可能.两人因此于1986年荣获诺贝尔物理学奖.     

新型大扫描范围原子力显微镜的研究

研制了一种大扫描范围原子力显微镜(AFM)。设计了新的扫描驱动电路,使单幅图像的扫描范围大幅度提高;用步进电机和扫描器配合扫描,得到序列图像,序列图像拼接后获得大范围样品图像。实验结果表明,采用这一方法,在±150V 的电压驱动下,AFM 的扫描范围可增大到10 ìm?1 mm 的量级,同时保持 1 nm 量级的测试分辨力。     

日本研制成功新型扫描隧道显微镜

自国际商业机器公司实验室于1981年用扫描隧道显微镜成功地拍摄了结晶表面原子照片以来,全世界已有200多个单位在研究扫描隧道显微镜,但其中仪有五、六家得到了真正的原子照片。在此领域中非常活跃的日本东京大学物性研究所与日电公司合作,研制成功了新一代扫描隧道显微镜。     

场离子-扫描隧道显微镜

由IBM的Binnig和Rohrer发明的扫描隧道显微镜STM是基于与原先的各种表面研究手段完全不同的原理,能直接观察一个个表面原子并能测出每个原子位置上的电子状态的划时代的表面研究装置。STM之所以引起表面科学工作者的注目主要原因是由于它能在极高的空间分辨率(dX/Y～0.1nm,dz～0.01nm)下直接观察表面的原子结构。而且,它不一定需要超高真空条件,而可以在大气或溶液等环境中操作。这是以往任何一种表面研究手段不可能做到的。然而,即使如此,STM也暴露出它的弱点,如操作特性的不稳定性以及操作过程中原子分辨能力的不可控性。很显然主要原因是扫描探针的尖端曲率半径及其稳定性。为了在STM实验中随时监测其扫描探针尖端的原子排列状况,Kuk及Sakurai等人先后设计研制了一种将场离子显微镜FIM和STM组合在一起的复合型场离子-扫描隧道显微境FI-STM。使用这种仪器可以确保在极高的原子分辨的情况下从事STM研究。下面将就FIM的原理、STM的基础、FI-STM的技术细节以及它的应用实例作简单的介绍。     

用于扫描探针电子能谱仪的扫描隧道显微镜

扫描探针电子能谱学是正在发展中的一种结合了扫描隧道显微技术的电子能谱学技术,可以原位地获得固体表面的形貌和能谱信息。本文针对新研制的扫描探针电子能谱仪专门设计制作了一台采用横向隧道结结构、小巧紧凑、稳定对称的扫描隧道显微镜,可以工作在隧道区测量样品表面形貌,也可以在近场发射区测量表面背散射电子能谱。在高定向热解石墨和石墨基底上蒸镀的银膜样品的得到的原子分辨、纳米结构图像和原位电子能量损失谱表明这两种功能已完全实现。     

疲劳起始区扫描隧道显微镜观察

利用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）结合扫描电镜对铝合金疲劳断裂源区进行试探性观察，获得了清晰的形貌象和三维图象，并对实验条件进行了初步分析讨论。     

合金相的扫描隧道显微镜研究

详细介绍了用扫描隧道显微镜(STM)观察合金相组织的实验步骤及方法,包括样品的制备方法、侵蚀表面的防氧化,吸附方法,对(?)仪器本身的要求及主要操作方法,并用STM观察了Fe-1.0 C-4.0 Cr-2.0 Si合金等温淬火组织;证实(?)氏体组织有多层次精细结构首次发现贝氏体铁素体亚单元由尺寸更小的超亚单元组成.结果表明,若采用适当的表面防护措施,可实现用STM观察合金相的精细组织结构.     

锁定放大技术用于扫描隧道显微镜

介绍了锁定放大技术应用于扫描隧道显微镜（STM）中调制隧道间隙而获得物质表面原子的局域势垒分布的原理,并给出了高定向石墨的观测结果,与恒电流模式下STM图像相比较,具有分辨率高、针尖的影响小、抗干扰性能强的特点。另外,根据局域势垒分布还可区分不同的原子,给解释STM原子图像提供了一种手段。     

疲劳起始区扫描隧道显微镜观察

利用扫描隧道显微镜，原子力显微镜结合扫描电镜对铝合金疲劳断裂源区进行试探性观察，获得了清晰的形貌象和三维图象，并对实验条件进行了初步分析讨论。     

扫描隧道显微镜的一种新模式

本文提出了扫描隧道显微镜(STM))在高隧道电压区(Fowler-Nordheim区)工作的一种新模式——恒流和极大电导率(CCMC)模式。分析和计算表明,由此得到的CCMC图象能给出不依赖于表面功函数变化及表面局域态密度结构的表面形貌图,同时还能给出表面局域功函数分布图。最后对CCMC图象的分辨率和适用范围作了讨论。     

锁定放大技术用于扫描隧道显微镜

介绍了锁定放大技术应用于扫描隧道显微镜(STM)中调制隧道间隙而获得物质表面原子的局域势垒分布的原理,并给出了高定向石墨的观测结果,与恒电流模式下STM图像相比较,具有分辨率高、针尖的影响小、抗干扰性能强的特点。另外,根据局域势垒分布还可区分不同的原子,给解释STM原子图像提供了一种手段。     

扫描隧道显微镜对纳米碳酸钙的研究

由于扫描隧道显微镜(STM)具有原子级分辨率,因而是迄今为止观察微米和更小尺度上表面三维形貌极其有效的工具.利用STM可以直接观察纳米碳酸钙的表面形貌、粒径大小、晶形、分散性以及纳米碳酸钙的隧道谱.分析了纳米碳酸钙的量子效应和宏观量子隧道效应.     

扫描隧道显微镜在材料科学中的新应用

本文以石墨电极、硅晶片氧化层和材料断面分形结构的研究为例,介绍扫描隧道显微镜材料研究的新进展。文中着重显示将扫描隧道显微镜与常规材料研究技术(拉曼谱仪,俄歇谱仪和模拟计算)相结合开展研究的潜力。     

扫描隧道显微镜轮廓测量数学模型的研究

在量子隧道效应的基础上,建立了适用于增坦表面的扫描隧道显微镜微观轮廓测量的数学模型,并采用傅里叶变换方法对该模型进行了仿真验证。仿真结果表明,该模型较好地反映了扫描隧道显微镜对样品表面轮廓的测量过程。最后,中还对该模型的适用范围进行了讨论。